【正文】 石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 路線典型地代表了樹枝狀物的一般合成步驟。 Wooley K L 等首先采用收斂法合成了多種獨(dú)特的聚芳醚、聚芳酯等樹枝狀大分子。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，利用在具有多官能團(tuán)的低代樹枝狀分子外圍接枝水溶性聚合物，可以制備具有球型、多枝結(jié)構(gòu)的樹枝狀水溶性共聚物（圖 21）。 其次樹枝狀聚合物與非改性聚丙烯酰胺的加和作用以及與表面活性劑的協(xié)同作用等方面，均表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。 樹枝聚合物的應(yīng)用 利用樹枝狀聚合物的上述特點(diǎn)，樹枝狀高分子有許多應(yīng)用與功能。 Zhao Youliang等制備了 PAMAM為核聚丙交酯為臂的星型聚合物，與線性聚丙交酯相比，星型聚合物具有較好的親水性。 （ 2）催化劑 樹枝狀大分子的分子內(nèi)部具有廣闊的空腔，分子內(nèi)部和外部具有大量的活性官能團(tuán)，所以可以在樹枝狀大分子的內(nèi)部引入催化劑的活性中心，在空腔內(nèi)部完成整個(gè)催化過程，同時(shí)也可以利用端基的活性，將催化劑的活性中心聯(lián)結(jié)在分子的外部。此外，樹枝狀大分子可以作為制 備納米粒子復(fù)制品的模板，起到催化劑載體的作用，還可以起到穩(wěn)定這些粒子的作用，提高催化的選擇性。 Groehn 等用帶電的 PAMAM 樹枝狀大分子來形西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 成有機(jī) 無(wú)機(jī)雜化膠體，可作為主客體納米級(jí)合成的模板，來制備金屬納米材料。通過一個(gè)置換反應(yīng)，生成的粒子穩(wěn)定而細(xì)小，甚至可以達(dá)到 2nm，反應(yīng)完全而且快。 溫度： 65℃ 水質(zhì)：新疆油田 百口泉 21 井區(qū) 水質(zhì)，水質(zhì)配方見表 31 表 31 新疆油田 百口泉 21 井區(qū) 水質(zhì)配方 組成 NaCl Na2SO4 NaHCO3 Na 2CO3 CaCl2 MgCl2 圖 31 吳茵攪拌器 射孔孔眼（炮眼）剪切 操作步驟如下： ① 模擬地層水（混注水）和聚合物溶液的準(zhǔn)備 先配制實(shí)驗(yàn)用混注水，采用 微孔濾膜過濾除去微粒物質(zhì)，所有實(shí)驗(yàn)用水應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前放置 1d 以上； 在 45℃ 水浴中，用過濾后的混注水配制 5000mg/L 聚合物母液，將其稀釋至目標(biāo)液濃度，并測(cè)定 70℃ 條件下幾種聚合物溶液的粘度。 樹枝聚合物抗剪切性能研究 9 ④ “一維填砂模型 ”流動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)飽和水，將配好的地層水均勻的倒入中間容器中，然后蓋好容器，并排空，然后以 5ml/min 的流速將水注入射孔孔眼中，待水從孔眼中均勻流出，再注入 10 個(gè) PV 左右，停止飽和水。由于樹枝狀聚合物具有特殊的球型空間的樹枝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)該具有較好的抗剪切能力。m）的剪切速度對(duì)聚合物進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)； （ 3）采用 HAAKE RS600 流變儀 （圖 33） （雙筒；轉(zhuǎn)子： DG41Ti； 65℃ ）進(jìn)行測(cè)定。 剪切作用對(duì)流變性的影響 樹枝聚合物 采用 HAAKE RS600 流變儀（雙筒；轉(zhuǎn)子： DG41Ti； 65℃ ）對(duì)經(jīng)過炮眼剪切、吳茵剪切、和未經(jīng)剪切的樹枝聚合物進(jìn)行測(cè)定，所得流變曲線如下 ： 110100100010000 1 10 100 1000G （1 / s ）η（mPa.s）樹枝5 0 0 炮眼樹枝5 0 0 未剪樹枝5 0 0 吳茵 a） 500mg/L 樹枝狀聚合物的流變曲線 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 110100100010000 1 10 100 1000G （1 / s ）η（mPa.s）樹枝1 0 0 0 炮眼樹枝1 0 0 0 未剪樹枝1 0 0 0 吳茵 b） 1000mg/L 樹枝狀聚合物的流變曲線 c） 2020mg/L 樹枝狀聚合物的流變曲線 樹枝聚合物抗剪切性能研究 13 110100100010000 1 10 100 1000G（1/s）η（）樹枝3 0 0 0 炮眼樹枝3 0 0 0 未剪樹枝3 0 0 0 吳茵 d） 3000mg/L 樹枝狀聚合物的流變曲線 圖 34 不同濃度的樹枝狀聚合物剪切前后的流變曲線 從圖 34 可知： （ 1）當(dāng)聚合物濃度為 500mg/L、 1000mg/L、 2020mg/L 和 3000mg/L 時(shí)，聚合物溶液的粘度隨著濃度的增加，在高剪切速率下，粘度隨剪切速率的增 加而快速降低，說明該聚合物具有較好的剪切稀釋性，有助于降低注入壓力。當(dāng)剪切速率增強(qiáng)時(shí)，線性大分子鏈的構(gòu)象被迫發(fā)生改變，但是由于受布朗運(yùn)動(dòng)的影響，被改變的構(gòu)象還會(huì)部分恢復(fù)或者全部恢復(fù)，所以導(dǎo)致長(zhǎng)鏈大分子偏離原來的平衡構(gòu)象，大分子間相對(duì)流動(dòng)阻力減小，溶液宏觀粘度下降，表現(xiàn)出剪切稀釋性。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝5 0 0 未剪HPAM500未 剪 a) 500mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝1 0 0 0 未剪HPAM1000未 剪 b) 1000mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 樹枝聚合物抗剪切性能研究 19 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s0η()樹枝2 0 0 0 未剪HPAM2020未 剪 c) 2020mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 110100100010000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝3 0 0 0 未剪HPAM3000未 剪 d) 3000mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 110100100010000100000 1 10 100 1000Gp(1/s)η()樹枝4 0 0 0 未剪HPAM4000未 剪 e) 4000mg/LHPAM 與樹枝聚合物的流變曲線 圖 37 不同濃度 HPAM 與樹枝聚合物剪切前流變曲線 由圖 37 知：在未剪切的狀 態(tài)下，隨著濃度的增加， HPAM 的初始粘度均有所增加，而樹枝聚合物的初始粘度卻在降低，但程度不大；通過未剪切和炮眼剪切綜合比較看來，樹枝聚合物粘度降低程度小于 HPAM，所以樹枝聚合物更抗剪切。 本章小結(jié) 通過以上數(shù)據(jù)可分析得出以下兩點(diǎn)結(jié)論： （ 1） HPAM 溶液的粘度隨著剪切速率的增加而顯著降低，這可能是因?yàn)?HPAM 為線性聚丙烯酰胺類聚合物，聚合物分子在溶液中處于蜷曲的無(wú)規(guī)則線團(tuán)狀。樹枝聚合物溶液在高剪樹枝聚合物抗剪切性能研究 23 切速率下表現(xiàn)出的較高的粘度，表現(xiàn)出良好的抗剪切能力，這是因?yàn)榧羟凶饔弥荒軐渲酆衔锏牟糠址肿渔溂魯啵冶患魯嗟姆肿渔溸€會(huì)由于枝化結(jié)構(gòu)的存在而相互纏繞，減弱了剪切作用對(duì)樹枝聚合物溶液粘度的影響。西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 4 剪切前后聚合物建立殘余阻力系數(shù)能力研究 阻力系數(shù)與殘余阻力系數(shù)定義 阻力系數(shù)（ RF）是描述聚合物溶液改善流度比的參數(shù)，而殘余阻力系數(shù)（ RRF）則是反映聚合物 永久性降低巖石滲透率能力的一個(gè)參數(shù)。螺旋收集方式，每量筒最大集液量 12mL，全流程不間斷自動(dòng)集液量 1200mL； 填砂管：模型長(zhǎng)度 ，內(nèi)徑 。 ② 石英砂預(yù)處理 為了排除石英砂中碳酸鹽和泥質(zhì)等雜質(zhì)的影響，采用濃度為 18%的鹽酸洗滌石英砂，之后用大量的自來水對(duì)酸洗后的石英砂進(jìn)行清洗，直至 pH 值為 7 左右。 注聚：將稀釋好的聚合物溶液以 （ 10m3/（ m測(cè)定填砂模型聚驅(qū)穩(wěn)定壓力。 一維填砂模型實(shí)驗(yàn)流程如圖 31 所示： 圖 41 實(shí)驗(yàn)流程 剪切前后聚合物建立殘余阻力系數(shù)分析 未剪切 HPAM 與樹枝聚合物在低滲透巖心中的殘阻實(shí)驗(yàn) 利用一維填砂模型分別對(duì)未剪切的樹枝聚合物和 HPAM 聚合物的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)進(jìn)行研究，得其注入性能和降低滲透率的性能。具體圖標(biāo)參數(shù)如下： 樹枝聚合物抗剪切性能研究 27 00 4 8 12 16注入P V入口壓力（MPa）樹枝聚合物未剪H P A M 聚合物未剪 圖 43 樹枝聚合物未剪與 HPAM 聚合物未剪在高滲中入口壓力曲線圖 由圖 43 知，兩管滲透率接近，但注聚和后水時(shí)壓力，樹枝聚合物比 HPAM 高許多，由此知，樹 枝聚合物比 HPAM 注入性差。 表 44 樹枝聚合物未剪與 HPAM 聚合物未剪相關(guān)系數(shù)與結(jié)果表 填砂管管號(hào) (V=3ml/min)水測(cè)時(shí)壓力（ MPa） 滲透率（ D） 孔隙體積（ ml） 聚驅(qū)壓力（ MPa） 后水壓力（ MPa） 阻力系數(shù) 殘余阻力系數(shù) 5 號(hào) (樹枝 ) 37 6 號(hào) (HPAM) 39 由表 44 知，雖然 5 號(hào)和 6 號(hào)管滲透率接近，孔隙體積和孔隙度也相差無(wú)幾，但樹枝聚合物比 HPAM 聚合物聚驅(qū) 和后水時(shí)壓力高了不少，經(jīng)計(jì)算，樹枝聚合物比 HPAM聚合物的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)高。 本章小結(jié) 本章利用一維填砂模型分別對(duì)未經(jīng)剪切和射孔孔眼剪切后的樹枝聚合物和 HPAM聚合物的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)進(jìn)行了研究，得其注入性能和降低滲透率的性能。 結(jié)論 經(jīng)過射孔孔眼模型剪切和吳茵攪拌器剪 切 后的 樹枝聚合物溶液 ，隨著剪切速率的增大，溶液粘度降低；與相同條件下的 HPAM 相比， 樹枝聚合物溶液粘度下降的 幅度更小 ；從流變性可知樹枝聚合物的抗剪切能力好于 HPAM。樹枝聚合物抗剪切性能研究 31 致謝 首先，我要感謝賴南君老師對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)， 不僅使我在完成論文期間受益匪淺，而且將指導(dǎo)我今后的學(xué)習(xí)生活，使我受益終身。在論文修改的時(shí)候又一次次的閱讀我的論文，幫我認(rèn)真修改。聚合物溶液高速流經(jīng)巖心后的黏度損失研究 [J]． 油田化學(xué) ， 1997， 14(3): 277279． [13]王穎 ， 葉仲斌 ， 舒政 ， 等 ． 海上油田加快疏水締合聚合物溶解方法研究 [J]． 海洋石油 ， 2020， 6 月 :42． [14]陳立滇 ． 驅(qū)油用聚丙烯酰胺 [J]． 油田化學(xué) ， 1993， 10(3): 283． [15]匡洞庭等 ． AMNaAA 水溶液共聚法合成超高分子量聚丙烯酰胺的研究 [J]． 化學(xué)工程師 ， 1999， (2)： 3． [16]羅平亞 .面向二十一世紀(jì)的聚合物類油田化學(xué)劑 [C].西南石油學(xué)院校慶四十周年學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì) ， 四川南充 ， ,2． [17]雷巧會(huì) ， 田根林 ， 鄭德溫 ， 等 .聚合物粘度剪切損失與恢復(fù)的研究 [J]． 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào) ， 1997， 12(6)． [18]馮玉軍 ． 疏水締合水溶性聚合物溶液結(jié)構(gòu)及其對(duì)溶液流變性影響的研究 [D]． 西南石油學(xué)院博士論文 ， 1999．